1 Vindkraftpark Skottarevsprojektet Bilaga 1. Teknisk beskrivning
2 Innehållsföreteckning 1. INLEDNING... 3 2. ALLMÄN ORIENTERING... 3 3. LOKALISERING...3 4. BESKRIVNING AV VINDKRAFTPARKEN... 5 4.1 ALLMÄNNA DATA... 5 4.2 VINDKRAFTVERK... 6 4.2.1 Torn... 6 4.2.2 Turbin... 7 4.2.3 Maskinhus... 8 4.3 FUNDAMENT... 10 4.4 ELANSLUTNING... 12 4.5 UTMÄRKNING... 14 4.6 ANLÄGGNINGSSKEDET... 14 4.6.1 Fundament... 14 4.6.2 Montering av vindkraftverk... 15 4.6.3 Kabelförläggning... 16 4.7 DRIFT OCH UNDERHÅLL... 18 4.8 AVVECKLINGSSKEDET... 20 BILAGA BILAGA 1:1, INFORMATIONSFOLDER OM VINDKRAFTVERK
3 1. Inledning På uppdrag av Favonius AB (Favonius) har (Triventus Consulting) upprättat en teknisk beskrivning för Skottarevsprojektet, den planerade vindkraftparken till havs utanför Falkenberg. Detta dokument är en del av ansökan om tillstånd enligt miljöbalken. 2. Allmän orientering Favonius har beslutat att ansöka om tillstånd för att uppföra en havsbaserad vindkraftpark med 30 verk. Projektet är en viktig del av kommunens målsättning att all den elenergi som förbrukas inom kommunen skall vara förnybar och miljövänlig. Favonius som står som sökande för vindkraftparken ägs till 51 % av Falkenberg Energi AB och till 49 % av Agrivind AB. 3. Lokalisering Vindkraftparken planeras att lokaliseras till havs i Kattegatt utanför Falkenberg. Fem alternativa lokaliseringar till havs (Inre, Norra, Södra, Yttre och Marsten) har utretts. Alternativ på land har även utretts. Lokaliseringarna kan ses nedan på bild 1.
4 Rött område Inre alternativet Lila område Norra alternativet Grönt område Marsten alternativet Gult område - Södra alternativet Blått område Yttre alternativet Turkost område Land alternativ Bild 1, Alla lokaliseringsalternativ I det norra området finns lämpligt vattendjup samt goda vindförutsättningar. Det är detta alternativ i en rombformation som Favonius förordar. Lokaliseringen för ansökt alternativ för vindkraftparken är i Kattegatt, som närmast 7,6 km från Stafsingestrand, 9,2 km från Skrea Strand och 10,0 km från Grimsholmen utanför Falkenbergs kust, Falkenberg kommun, samt 15 km från Steninge i Halmstad kommun. Vindkraftparken kommer att vara belägen i Falkenbergs kommun.
5 4. Beskrivning av vindkraftparken I följande avsnitt ges en generell teknisk beskrivning av den planerade vindkraftparken. Eftersom vindkrafttekniken ständigt förbättras och det finns ett flertal möjliga leverantörer, kan den slutliga tekniska utformningen komma att avvika något från uppgifterna i detta dokument. 4.1 Allmänna data Vindkraftparken kommer att bestå av 30 verk med en installerad effekt på 3-6 MW vardera. Navhöjden kommer vara max 110 m och rotordiametern max 125 m vilket ger en totalhöjd på max 173 m. Energiutvinningen beräknas motsvara ca 474 GWh per år om 4,5 MW verk används vilket skulle innebära att Falkenbergs kommun skulle bli självförsörjande på energi baserad på förnybar energi. Preliminära data och specifikationer för vindkraftverken är följande: Effekt per verk: 3-6 MW Navhöjd: max 110 m Rotordiameter: max 125 m Totalhöjd: max 173 m Varvtal: 5-16 rpm Effektreglering: Bladvridning (pitch) och frekvensomformare Bromssystem: Bladvridning och nöd- och arbetsbroms Startvind: ca 3 m/s Urkopplingsvind: ca 2 m/s Märkvind: ca 12 m/s Stoppvind: 25-30m/s
6 4.2 Vindkraftverk Vindkraftverken består i huvudsak av ett ståltorn på fundament, en trebladig rotor av glasfiber-/kolfiberarmerad plast och ett maskinhus innehållande generator, hjälpsystem och kopplingsutrustning. Verken kommer vara särskilt anpassade för havsmiljön, vilket innebär ett ökat korrosionsskydd och högre krav på täthet för att skydda vindkraftverkets komponenter från fukt. Verken kommer att vara försedda med plattform för angöring av servicebåt och inbyggd lyftanordning för att möjliggöra byte av tunga komponenter i maskinhuset utan extern lyftkran. En informationsfolder på ett verk som skulle kunna vara lämpligt på Skottarevet återfinns som bilaga 1. 4.2.1 Torn Tornet har en bottendiameter på ca 5-8 m och tillverkas i stål. Verken är ytbehandlade för att motstå den korrosiva havsmiljön. Den nedre torndelen är fäst i fundamentet via en fläns. På tornet är maskinhuset monterat via en lagring för att möjliggöra att maskinhuset och turbinen ställer in sig mot vindriktningen. På tornets nedre del finns en angöringsplattform monterad. Invändigt är tornet försett med vertikal stege med fast säkerhetslina och/eller hiss för persontransport från angöringsplattformen till maskinhuset. Viss teknisk utrustning kan komma att placeras i tornet.
7 4.2.2 Turbin Turbinen har tre rotorblad och en diameter om max 125 m. Bladen tillverkas huvudsakligen av glasfiberarmerad plast. Kolfiber, limträ och smärre kvantiteter av andra material kan även ingå. Åskledare finns inbyggda i varje blad. Bladen är infästa i navet via lager, vilket gör att de kan vridas för att uppnå optimal vinkel vid olika driftförutsättningar. Rotorn roterar med ett variabelt varvtal för att optimera energiutvinningen vid olika vindhastigheter. Detta medför även en reducering av det aerodynamiska ljudet vid lägre laster. Bladvridning (pitch) och variabelt varvtal (frekvensomformare) används för effektreglering.
8 4.2.3 Maskinhus Maskinhuset, enligt bild 2 nedan, innehåller flertalet av de viktigaste huvudkomponenterna. Bild 2, Principskiss av maskinhus med huvudkomponenter (Bild Vestas) Huvudaxeln från turbinen ansluts antingen via en växellåda, eller vid direktdrift, direkt till generatorn via en axelkoppling. Generatorn, som kan vara av synkron eller asynkron typ är, via eventuella växelriktare för frekvensanpassning, elektriskt ansluten till transformatorn som transformerar upp växelspänningen till lämplig nivå för vidare distribution.
9 För att kunna bromsa och helt stoppa ett vindkraftverk vid arbete och nödstopp sitter en skivbroms på sekundäraxeln. Vindkraftverket bromsas i första hand aerodynamiskt genom att flöjla bladen. På maskinhustaket finns en anemometer och vindfana som mäter vindhastighet och vindriktning. Vindkraftverkets styrsystem övervakar vindhastighet, vindriktning, bromssystem, växellåda, generator och temperatur på generatorn. Styrsystemet reglerar sedan bland annat bladinställning (pitchvinkeln), varvtal och hur maskinhuset/turbinen vänds mot vinden. Verkets styr- och övervakningssystem har genomgått en stor utveckling. En viktig målsättning är att införa en flexibel effektreglering, så att inte ett verk eller samtliga verk snabbstoppas vid 25 m/s d.v.s. vid för hög medelvind. Ambitionen ska i första hand vara att effekten automatiskt regleras ned för att undvika en mängd snabbstopp med negativa återverkningar på nätets och andra vindkraftverks spännings- och frekvensstabilitet. Det betyder dessutom att en högre tillgänglighet uppnås, eftersom produktionen kan fortgå under en tidsperiod med hög produktion istället för att omedelbart stoppas vid 25 m/s. Verket kommer att förses med en inbyggd lyftanordning för att kunna byta ut komponenter i maskinhuset.
10 4.3 Fundament För att förankra vindkraftverken vid havsbotten krävs någon form av fundament. Fundament för vindkraft till havs kan delas in i två huvudkategorier. Antingen fästs fundamentet vid botten genom en fast inspänning eller så görs fundamentet så tungt att det hålls på plats av sin egen vikt d.v.s. gravitationen. En ny typ av fundamentskonstruktion är det så kallade hybridfundamentet som kombinerar både fast förankring och gravitation. Fundamentsvalet avgörs av resultaten från den slutliga geotekniska undersökningen. Den marinarkeologiska utredningen har gett vissa kunskaper om bottenförhållandet i området. Utifrån dessa uppgifter är i dagsläget tre olika fundament till vindkraftsparken möjliga. Dessa är monopilefundament (enkelt pålfundament), gravitationsfundament och hybridfundament. Monopilefundament eller enkelt pålfundament, se bild 3. Monopilefundament består av ett kraftigt stålrör med en yttre diameter på 4-8 m beroende på storlek och typ av vindkraftverk. För att få ner monopilefundamentet till rätt förankringsdjup används antingen en hydraulisk hammare eller så borras fundamentet ner. En kombination av både borrning och hydraulisk hammare kan också användas. Det kan finnas behov att lägga stenkross och stenar runt fundamentet som erosionsskydd. För ett vindkraftverk på 6 MW är erforderlig diameter för ett monopilefundament max 8 m, neddrivningsdjupet max 35 m och vikten max 500 ton. Bild 3, Monopilefundament
11 Gravitationsfundament, se bild 4. Gravitationsfundament utgörs av en kassun i betong eller i stål. Betongkassunerna kan tillverkas i närmaste hamn med tillräckligt med yta. Stålkassunerna kan tillverkas vid närmaste stålindustri med tillräcklig kapacitet och eventuellt slutmonteras i närmaste hamn. Kassunerna lyfts ner i vattnet och bogseras ut till vindkraftplatserna där de sedan sänks ner och fylls med ballast (t.ex. järnmalm, sand eller sten). Möjligheten finns också att tillverka betongkassunerna direkt på sänkbara pråmar. Bild 4 Gravitationsfundament Före installation av ett gravitationsfundament krävs viss preparering av havsbottnen. Det innebär att material schaktas åt sidan (ca 5 m utanför fundamentets diameter) och ersätts med ett bärlager bestående av stenkross. Detta sker med en grävskopa placerad på pråm eller stödbensplattform. Det kan finnas behov att lägga stenkross och stenar runt fundamentet som erosionsskydd för bärlagret. För ett vindkraftverk på 6 MW är erforderlig diameter max 30 m, max konstruktionsvikt ca 3 000 ton och max ballast ca 3 000 ton. Den stora diametern beror på att den geotekniska utredningen visar på löst material i det översta bottenskiktet, vilket innebär att det krävs en stor yta att fördela vikten över. Hybridfundament, se bild 5. Hybridfundamentet är en kombination av monopilefundament och gravitationsfundament, vilket kan ge fördelar i Skottarevsprojektet. Hybridfundamentet består av en mindre kassun (betong eller stål), som monteras enligt ovanstående princip för ett gravitationsfundament. I denna konstruktion används också fyra st pålar (monopile) som är neddrivna enligt metoden för monopilefundamentet. Pålarna kan antingen monteras innan eller efter det att kassunen sätts på plats. Fördelen med denna typ av fundament är att diametern på gravitationsdelen och pålarna kan minskas. Bild 5, Hybridfundament
12 För ett vindkraftverk på 6 MW är erforderlig diameter för gravitationsdelen max 20 m, för pålarnas diameter max 2,5 m och neddrivningsdjupet för pålarna max 45 m. Vikten kan uppgå till ca 2 500 ton. Det kan finnas behov att lägga stenkross och stenar runt fundamentet som erosionsskydd för bärlagret. Fundament för transformatorstationen, se bild 6 Transformatorstationen kan monteras på något av ovanstående fundament, eller så kan ett fackverksfundament användas. Ett sådant fundament består av fyra pålar (monopile) med en diameter av 2,5 m som drivs ner till ca 35-40 m djup med hydraulisk hammare. De kan även borras ner eller förankras med en kombination av både borrning och pålning. Mellan dessa pålar monteras rör eller balkar som bildar ett fackverk. Det kan finnas behov att lägga stenkross och stenar runt fundamentet som erosionsskydd. Bild 6, Fackverksfundament 4.4 Elanslutning Vindkraftparken kan komma att utrustas med en transformatorstation (se bild 5 ovan) ute till havs i nära anslutning till vindkraftparken och vara dimensionerad för att klara den installerade effekten. Transformatorstationen samlar energin från parken genom 6 st 36 kvtrefaskablar med upptransformering till 132 kv varifrån en 145 kv-trefaskabel används för överföringen till mottagningsstationen, Falkenberg Norra. Den eventuella transformatorstationen kommer att få en vikt på ca 700 ton, längd ca 20 m, bredd ca 10 m och hela konstruktionen kommer att få en höjd över havet på ca 25 m. Kabeln från vindkraftsparken ansluts till mottagningsstationen Falkenberg Norra som förses med ett nytt kabelfack.
13 145 kv-kabeln får en längd på ca 10 km till havs och ca 2 km på land vilket ger en total längd på ca 12 km. Inom parken blir kabellängden ca 28 km för att sammanbinda vindkraftverken i 6 grupper med 5 vindkraftverk i varje grupp. Kablarna är vattentäta, halogenfria, PEXisolerade, kopparskärmade treledarkablar med rund kopparledare och PE-mantel. Runt kablarna finns en ståltrådsarmering som skall skydda kabeln från mekaniska skador. Exempel på sjökabel kan ses på bild 7. Bild 7, Exempel på sjökabel På land använd en 145 kv landkabel med samma utförande som sjökabeln dock utan ståltrådsarmering och med enledare av aluminium istället för treledare av koppar. Kablarna är byggda enligt SS-424 14 16.
14 Inom vindkraftsparken samt mellan transformatorstationen och mottagningsstationen förläggas kablarna i botten respektive marken på erforderligt djup enligt EBR-standard. Efter anläggningsfasen utgör kablarna inget hinder för allmänheten. På land förläggs kabeln till största delen i ett redan använt kabelstråk, vilket medför mindre markintrång. För säker kommunikation med vindkraftsparken används kraftkablar inkluderande optisk fiber. 4.5 Utmärkning Det pågår en översyn av utformningen av hindermarkering på vindkraftverk till havs. Den slutliga utformningen av hindermarkeringen kommer därför att beslutas i samråd med Sjöfartsverket och Luftfartsstyrelsen. 4.6 Anläggningsskedet Nedan beskrivs översiktligt hur montage av vindkraftverken kan komma att ske. De olika leverantörerna som kan bli aktuella kan använda sig av olika utrustning och metoder. 4.6.1 Fundament När fundamenten är på plats kan både förläggning av sjökabel och montering av vindkraftverk påbörjas. Ingående beskrivning av fundament: se avsnitt 4.3
15 4.6.2 Montering av vindkraftverk Att installera vindkraftsparken beräknas ta ca 12 månader. Konstruktionsarbeten som medför grumling förläggs i perioden juli till december. Under denna tid finns ca 5-15 olika fartyg i området. Arbetet utförs normalt 24 timmar om dygnet och 7 dagar i veckan. Trafiken kommer att bestå av specialfartyg för bottenarbeten, utskeppning av delar och montage samt personaltransporter i samband med skiftbyte. Trafikvolymen beräknas till mellan 700 och 2 000 turer varav 15 % är tung trafik och resten är persontransporter eller mindre båtar. Utöver miljöeffekterna från fartygstrafiken uppstår höga ljudnivåer i samband med installation av monopile- eller hybridfundament om sådana väljs. Det tar enligt tidigare erfarenheter 1-2 timmar att hamra ner en monopile och 0,5-2 fundament kan installeras per dygn. Enligt Naturvårdsverkets allmänna råd (NFS 2004:15) om buller från byggarbetsplatser bör den ekvivalenta ljudnivån vid bostäder för permanent boende och fritidshus på nätter utomhus uppgå till högst 45 db(a), men kan för verksamheter med begränsad varaktighet, högst två månader, få uppgå till 5 db(a) högre. Som exempel anges spåntning och pålning. För momentana ljud anges en maximal ljudnivå på 70 db(a). Vid etableringen av de 3 5 verk som anläggs närmast land kan vid pålning momentana ljudnivåer på mellan 50-60 db(a) uppkomma vid bostäder på land. Den ekvivalenta ljudnivån bedöms uppgå till 40-50 db(a) som dygnsmedelvärde. Eftersom arbetena endast kommer att ha en begränsad varaktighet bedöms ljudnivåerna från anläggningsarbetena ligga inom riktvärdena i det allmänna rådet. Det är mycket viktigt att få slutföra arbetsmomenten kostnadseffektivt och tidsmässigt optimalt, eftersom byggtiden är starkt begränsad av torskens lekperiod samt väderberoende.
16 Vindkraftverken transporteras med båt eller lastbil från tillverkaren till Falkenberg alternativt med specialfartyg eller pråm direkt till etableringsområdet från leverantören. Arbetet sker antingen från en kranförsedd friflytande pråm eller från ett specialfartyg utrustad med stödben. Den nedre torndelen fästs i fundamentet. Därefter monteras den eller de övre torndelarna, maskinhuset och slutligen turbinbladen. 4.6.3 Kabelförläggning Vindkraftsparken ansluts enligt tidigare beskrivning. Detta sker sedan verken etablerats på fundamenten. Inom parken etableras ett internt kabelnät. Kabeldragningen från vindkraftsparken till land kan ses på bild 8 nedan och anslutningspunkten på land kan ses på bild 9.
17 Bild 8, Föreslagen kabeldragning
18 Bild 9, anslutningspunkt Falkenberg Norra 4.7 Drift och underhåll Vindkraftverken kommer vara i drift hela året vid de perioder då vindhastigheten är större än startvinden (ca 3 m/s) och mindre än stoppvinden (ca 25-30 m/s). En vindkraftanläggning av denna storlek är att betrakta som ett kraftverk med betydelse i det nationella elsystemet. Därför kommer anläggningen att stå under kontinuerlig driftövervakning. Fjärrövervakningen avses ske med tre av varandra oberoende system från en bemannad driftcentral. Alla delar med betydelse för drift och säkerhet för person, egendom och miljö kommer att övervakas. Fjärrövervakningen är i första hand kopplad till en fast telekommunikationsförbindelse med optisk fiber integrerad i sjökabeln ut till anläggningen. Som extra säkerhet kommer fjärrövervakning via GSM eller radiolänk vara möjlig. Eventuella störningar avhjälps i första hand via fjärrkontroll. Vid behov sker felavhjälpning och kvittering av servicepersonal på plats i anläggningen.
19 Efter driftsättning sker schemalagd service och kontroll av anläggningen och de enskilda vindkraftverken 2-4 gånger per år. Vid besök på plats sker transport av personal på lämpligt sätt. Val av transportsätt beror på driftsituationen, aktuella väderförhållanden och säkerhetsmässiga avväganden. Havsbaserade vindkraftverk förses med speciella angöringsanordningar för att luft- eller sjöfartyg skall kunna angöra och överlämna servicepersonal på ett säkert sätt. Normalt förses vindkraftverk till havs med inbyggd servicekran. Detta möjliggör utbyte av alla tyngre maskinkomponenter som ett servicefartyg kan leverera. Antalet transporttillfällen för drift och underhåll kommer att variera under livscykeln. Under de första 2 åren kan garantiåtgärder, behov av smärre justeringar och modifieringar förväntas. Efter denna inkörningsperiod inträder normal drift och förväntad ca 97 % tillgänglighet, vilket normalt innebär ca 4-8 störningar per år och vindkraftverk. Efter 15-20 år kan ett ökat underhåll med tillhörande transporter förväntas. Genom successivt förbättrad programvara för drift- och övervakning, samt införande av särskilda övervakningfunktioner avseende bl.a. lagertillstånd, läckage, vibrationer, kan tillgängligheten förbättras och antalet besök reduceras. Förbättrad övervakning och uppdateringar av program bevakas och åtgärdas fortlöpande. Den tekniska utvecklingen och samlade drifterfarenheter tas tillvara för att successivt förbättra driftsäkerheten. Miljörapport kommer att lämnas enligt tillsynsmyndighetens anvisningar. Vid driftövertagandet utbildas driftpersonal av leverantörens personal i vindkraftverkens handhavande, funktion och säkerhetsföreskrifter. All personal som kommer att arbeta på anläggningen och de enskilda vindkraftverken skall genomgå säkerhetsutbildning för offshorearbete eller liknande. Personal som arbetar med elektriska anläggningar skall vara utbildad enligt Elsäkerhetsanvisningarna (ESA).
20 4.8 Avvecklingsskedet När anläggningen skall avvecklas tas vindkraftverken ner för återvinning och skrotning. Detta sker med samma metoder och typ av utrustning som vid montage av verken. I princip kommer allt material ovan havsbotten (plast, metall, vätskor) att kunna återvinnas. Monopilefundament kan skäras av ovan havsbotten och transporteras till återvinning. Gravitationsfundament kan tas bort eller lämnas kvar som artificiella rev för fisk i området. Framtida erfarenheter får avgöra optimala åtgärder. Tidsåtgången för avveckling bedöms bli kortare än vid etablering.
21 Bilaga Bilaga 1:1, Informationsfolder om vindkraftverk